電氣化鐵路接觸網(wǎng)穿越電流的成因及危害預(yù)防

劉讓雄

(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東廣州510430)

《接觸網(wǎng)安全工作規(guī)程》(鐵運(yùn)[2007]69號(hào))第24條規(guī)定:“……工作票中要有針對(duì)V形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)的特殊性提出的安全措施。主要是:……3.防止感應(yīng)電傷害的安全措施。4.防止穿越電流傷害的安全措施。5.……?！睂?duì)于V形天窗,感應(yīng)電的危害容易被感知,現(xiàn)場(chǎng)防止感應(yīng)電傷害的安全措施相對(duì)也較完善。但是,對(duì)于什么是穿越電流?有什么危害?應(yīng)該如何預(yù)防?對(duì)這些問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足,采取的防范措施也不盡完善。因而,在進(jìn)行V形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí),仍然存在作業(yè)人員被穿越電流傷害的隱患。因此,全面認(rèn)識(shí)穿越電流的成因及危害,落實(shí)相應(yīng)的預(yù)防措施是一件不容忽視的安全工作。

1 接觸網(wǎng)穿越電流的成因

接觸網(wǎng)中的電流經(jīng)過(guò)電力機(jī)車(chē)后先流到鋼軌,流到鋼軌中的電流稱(chēng)為牽引回流。牽引回流一般分成3部分,分別經(jīng)鋼軌、回流線(xiàn)和大地流回牽引變電所。如圖1所示。

在雙線(xiàn)區(qū)段,上行線(xiàn)的鋼軌與下行線(xiàn)的鋼軌在車(chē)站兩端及上、下行間的渡線(xiàn)處,通過(guò)鋼軌連接線(xiàn)相互連通。同時(shí),由于鋼軌通過(guò)吸上線(xiàn)又與回流線(xiàn)連通,使得上行線(xiàn)的鋼軌與回流線(xiàn)和下行線(xiàn)的鋼軌與回流線(xiàn)都相互連通,它們都是牽引回流的并聯(lián)支路,如圖2所示。

圖1 接觸網(wǎng)牽引回流通路示意圖

當(dāng)接觸網(wǎng)采取V形天窗檢修作業(yè)時(shí),上(下)行線(xiàn)的接觸網(wǎng)停電檢修,而下(上)行線(xiàn)的接觸網(wǎng)仍然帶電有車(chē)運(yùn)行。帶電運(yùn)行的接觸網(wǎng)線(xiàn)路,機(jī)車(chē)—取流,鋼軌中就會(huì)形成牽引回流。此時(shí),通常會(huì)產(chǎn)生兩種形式的接觸網(wǎng)穿越電流:

(1)由于上行線(xiàn)與下行線(xiàn)的鋼軌、回流線(xiàn)都是牽引回流的并聯(lián)支路,使得未停電線(xiàn)路鋼軌中的牽引回流會(huì)部分分流到已停電接觸網(wǎng)線(xiàn)路的鋼軌和回流線(xiàn)中。這是穿越電流的一種表現(xiàn)形式。這種穿越電流與是否進(jìn)行檢修或施工、是否安裝檢修接地線(xiàn)等無(wú)關(guān)。

(2)當(dāng)停電線(xiàn)路的接觸網(wǎng)檢修或施工作業(yè)安裝了接地線(xiàn)(接地線(xiàn)通常是與鋼軌相連)時(shí),作業(yè)區(qū)兩端的接地線(xiàn)將鋼軌與接觸線(xiàn)和承力索并聯(lián),使停電檢修的接觸線(xiàn)和承力索也成為牽引回流的一條并聯(lián)支路而在其中流過(guò)部分牽引回流。這是穿越電流的另一種表現(xiàn)形式。這種穿越電流與是否安裝了接地線(xiàn)及接地線(xiàn)的安裝位置等有關(guān)。

圖2 雙線(xiàn)區(qū)段車(chē)站兩端軌道連接示意圖

接觸網(wǎng)穿越電流的產(chǎn)生與鋼軌連接線(xiàn)、吸上線(xiàn)等的安裝位置及連接狀態(tài)有關(guān),其大小則與接觸網(wǎng)、鋼軌和大地的電氣參數(shù)、機(jī)車(chē)的運(yùn)行位置及取流大小等有關(guān)。

2 接觸網(wǎng)穿越電流的危害

進(jìn)行接觸網(wǎng)V形天窗檢修作業(yè)時(shí),盡管停電線(xiàn)路的鋼軌、回流線(xiàn)、接觸網(wǎng)中有穿越電流流過(guò),但因回流線(xiàn)通過(guò)吸上線(xiàn)與鋼軌連通,停電的接觸網(wǎng)則在作業(yè)區(qū)兩端通過(guò)接地線(xiàn)與鋼軌可靠連接,檢修回流線(xiàn)時(shí)也還增加了檢修用接地線(xiàn),因此,正常情況下穿越電流都是通過(guò)鋼軌、回流線(xiàn)和接觸網(wǎng)完成分流,不會(huì)對(duì)作業(yè)人員造成危害。但是,當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí),則可能危及作業(yè)人員的安全。

2.1 檢修時(shí)使接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路出現(xiàn)開(kāi)路

接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路正常情況都是連通的,但是,在檢修某些特殊設(shè)備或進(jìn)行斷線(xiàn)接續(xù)作業(yè)時(shí),如果不事先采取措施,將造成檢修的接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路出現(xiàn)開(kāi)路。其常見(jiàn)的形式主要有以下幾種:

(1)檢修隔離開(kāi)關(guān)時(shí)進(jìn)行分閘操作。

(2)檢修電分段錨段關(guān)節(jié)時(shí),分閘關(guān)節(jié)處的隔離開(kāi)關(guān)、更換隔離開(kāi)關(guān)引線(xiàn)、更換關(guān)節(jié)處的電連線(xiàn)等。

(3)檢修吸流變壓器時(shí),斷開(kāi)了吸流變壓器引線(xiàn),或退出吸流變壓器運(yùn)行時(shí)未合旁路開(kāi)關(guān)。

(4)進(jìn)行斷線(xiàn)接續(xù)作業(yè)等。

當(dāng)進(jìn)行以上接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí),將使原先處于導(dǎo)通狀態(tài)的接觸網(wǎng)出現(xiàn)開(kāi)路,或所檢修的設(shè)備如分段絕緣器等設(shè)備本身就是一個(gè)斷點(diǎn),這時(shí)將使作業(yè)人員可能成為穿越電流的分流支路,如圖3所示。圖3(a)是當(dāng)作業(yè)人員身體直接將斷點(diǎn)連通,穿越電流將從人體通過(guò),造成觸電事故;圖3(b)則是作業(yè)人員身體與作業(yè)區(qū)另一端的接地線(xiàn)構(gòu)成了閉合回路,穿越電流通過(guò)人體,造成觸電事故。(注:圖3中的作業(yè)人員在受到穿越電流傷害的同時(shí)還會(huì)受到感應(yīng)電的傷害,此處不另論述感應(yīng)電的危害性)。

圖3 穿越電流對(duì)作業(yè)人員的傷害示意圖

2.2 檢修吸回裝置

吸回裝置主要包括吸上線(xiàn)與回流線(xiàn)兩部分?；亓骶€(xiàn)通過(guò)吸上線(xiàn)與鋼軌連通,形成架空回流通路。接觸網(wǎng)采取V形天窗檢修作業(yè)時(shí),停電線(xiàn)路的回流線(xiàn)正常情況下都會(huì)有穿越電流流過(guò)。因此,在檢修吸回裝置或檢修與吸回裝置相連的設(shè)備時(shí),出現(xiàn)以下情形,穿越電流會(huì)對(duì)作業(yè)人員形成危害。

(1)檢修扼流變壓器中性點(diǎn)。檢修吸上線(xiàn)與扼流變壓器中性點(diǎn)處的連接線(xiàn)夾,造成中性點(diǎn)與吸上線(xiàn)斷開(kāi)。

(2)更換吸上線(xiàn)或更換吸上線(xiàn)與回流線(xiàn)間的電連接線(xiàn)夾(這種作業(yè)將使吸上線(xiàn)與回流線(xiàn)之間的連接斷開(kāi))。

(3)對(duì)回流線(xiàn)進(jìn)行斷線(xiàn)連接。當(dāng)回流線(xiàn)已斷需重接或斷股嚴(yán)重需截?cái)嘀亟訒r(shí),在重新接好前,回流線(xiàn)作業(yè)點(diǎn)將是一個(gè)明顯的斷點(diǎn)。

(4)作業(yè)人員檢修雙重絕緣跳線(xiàn)。雙重絕緣跳線(xiàn)是與回流線(xiàn)直接相連的,當(dāng)作業(yè)人員站在停電的接觸網(wǎng)上去檢修雙重絕緣跳線(xiàn)時(shí),通過(guò)絕緣跳線(xiàn)使作業(yè)人員的身體將停電的接觸網(wǎng)與回流線(xiàn)連接,作業(yè)人員的身體就可能成為穿越電流的通路。

(5)作業(yè)人員清掃絕緣子。絕緣子的一端與接觸網(wǎng)導(dǎo)電部分連接,一端與接地體相連。作業(yè)人員清掃絕緣子時(shí),人體將連通接觸網(wǎng)導(dǎo)電部分與接地體,地中回流可能對(duì)作業(yè)人員構(gòu)成傷害。

穿越電流通過(guò)作業(yè)人員身體所分流的電流值,與未停電線(xiàn)路的牽引回流大小、整個(gè)牽引回路的電氣參數(shù)及作業(yè)人員的身體和所持機(jī)具的阻抗等很多因素有關(guān),也與作業(yè)時(shí)產(chǎn)生分流的形式有關(guān)。這種分流量與回流線(xiàn)和鋼軌中的牽引回流相比,所占比例雖然是很小的,但是人體所能承受的電流值是非常微弱的,一般不能超過(guò)15 mA,否則將會(huì)有生命危險(xiǎn)。因此,穿越電流對(duì)作業(yè)人員的安全仍然是一種嚴(yán)重的威脅。

3 防止接觸網(wǎng)穿越電流傷害的措施

3.1 正確理解穿越電流的成因

接觸網(wǎng)實(shí)行V形天窗作業(yè)時(shí),因?yàn)樯稀⑾滦芯€(xiàn)路的鋼軌與回流線(xiàn)都是連通的,使得在停電檢修的接觸網(wǎng)上還可能有牽引回流流過(guò)。這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員來(lái)說(shuō),不容易理解,以至當(dāng)發(fā)生穿越電流引起的傷害時(shí),還誤以為是感應(yīng)電造成的。因此,要防止穿越電流對(duì)作業(yè)人員產(chǎn)生傷害,首先,要組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)掌握牽引回流與軌道電路的基本知識(shí),了解完整的牽引回流通路及其回流過(guò)程,進(jìn)而正確理解穿越電流是怎么產(chǎn)生的,為認(rèn)識(shí)穿越電流的危害性奠定基礎(chǔ)。

3.2 科學(xué)認(rèn)識(shí)穿越電流是一種隨時(shí)存在的危險(xiǎn)因素

穿越電流的產(chǎn)生及危害程度受很多因素影響,在各種電氣連接線(xiàn)及整個(gè)回路狀態(tài)良好時(shí),穿越電流的大小主要取決于機(jī)車(chē)取流的大小和位置,因而是隨時(shí)變化的。這就使得穿越電流對(duì)作業(yè)人員的傷害具有較大的偶然性,而感應(yīng)電的傷害則更容易發(fā)生。與感應(yīng)電相比,穿越電流的危害性容易被忽視。對(duì)于每一位作業(yè)人員,都要科學(xué)認(rèn)識(shí)到穿越電流對(duì)人的傷害雖然具有較大的偶然性,但它卻是一種隨時(shí)存在的危險(xiǎn)因素,隨時(shí)都可能給作業(yè)人員造成傷害,要克服麻痹大意的思想。

3.3 完善防止穿越電流傷害的技術(shù)措施

進(jìn)行V形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí),務(wù)必嚴(yán)格做好以下防范措施:

(1)檢修接觸網(wǎng)一些特殊設(shè)備或特殊點(diǎn)時(shí),如檢修分段絕緣器、隔離開(kāi)關(guān)、電分段錨段關(guān)節(jié)、吸流變壓器等設(shè)備時(shí),必須事前采取短接旁路措施,確保檢修過(guò)程中接觸網(wǎng)主導(dǎo)電回路的完整性,不致因?yàn)闄z修造成開(kāi)路。

(2)進(jìn)行各種線(xiàn)索的斷線(xiàn)接續(xù)作業(yè),必須事前采取短接措施。

(3)檢修吸回裝置時(shí),如檢修吸上線(xiàn)與扼流變壓器中性點(diǎn),檢修吸上線(xiàn)與回流線(xiàn)的連接點(diǎn),對(duì)回流線(xiàn)進(jìn)行斷線(xiàn)連接等作業(yè)時(shí),必須事前采取短接措施,確?；亓魍返耐暾?防止因檢修造成開(kāi)路。

(4)檢修雙重絕緣跳線(xiàn)或絕緣子時(shí),也要先采取短接措施,防止通過(guò)作業(yè)人員將接觸線(xiàn)與回流線(xiàn)連接或?qū)⒒亓骶€(xiàn)與接地線(xiàn)連接。

以上列舉的主要是原則性措施,對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工或檢修,還需要充分結(jié)合區(qū)段管內(nèi)接觸網(wǎng)供電方式、設(shè)備特點(diǎn)及軌道電路等具體實(shí)際,全面調(diào)查,分析各種檢修作業(yè)可能出現(xiàn)穿越電流危害的形式,確定危險(xiǎn)作業(yè)項(xiàng)目與危險(xiǎn)點(diǎn),制定更加詳細(xì)具體的安全技術(shù)措施,并落實(shí)到每一次V形天窗作業(yè)中。

3.4 杜絕僥幸心理,嚴(yán)格遵守規(guī)章

穿越電流對(duì)人體最大的危害不在穿越電流本身,而在作業(yè)人員的思想不重視,心存僥幸而不嚴(yán)格遵守規(guī)章。在V形天窗作業(yè)時(shí),穿越電流隨時(shí)隨處都可能存在,作業(yè)人員的任何疏忽與大意,都可能對(duì)自己或作業(yè)組其他成員造成傷害。因此,對(duì)從事V形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)的每一個(gè)成員,最安全可靠的措施莫過(guò)于杜絕僥幸心理,嚴(yán)格遵守規(guī)章,認(rèn)真落實(shí)防止穿越電流傷害的技術(shù)措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

穿越電流的形成具有隱蔽性,流經(jīng)的路徑與大小具有不確定性,而對(duì)人的傷害具有較大的偶然性,使得作業(yè)人員更難以感知到它的存在與危險(xiǎn),因而容易被忽視。要切實(shí)防止穿越電流給作業(yè)人員造成傷害,首先是要客觀(guān)、科學(xué)地認(rèn)識(shí)穿越電流,重視它的危害性,結(jié)合具體實(shí)際完善相應(yīng)措施并嚴(yán)格遵守,方能有效地消除穿越電流形成的安全隱患。

[1] 楊玉菲.電氣化鐵道供電系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

[2] 林瑜筠,付 兵.鐵路信號(hào)基礎(chǔ)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.

[3] 廣州鐵路供電段,技發(fā)[2008]25號(hào).京廣線(xiàn) V形天窗接觸網(wǎng)檢修作業(yè)安全實(shí)施細(xì)則[S].

[4] 劉高峰,李強(qiáng).接觸網(wǎng)“V”形天窗作業(yè)防止感應(yīng)電應(yīng)對(duì)措施[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2008,(36):179-180.